山美水庫綜合水質標識指數評價

周真明，沈春花，涂帆，趙志領

（華僑大學土木工程學院，福建 泉州 362021）

山美水庫綜合水質標識指數評價

周真明，沈春花，涂帆，趙志領

（華僑大學土木工程學院，福建 泉州 362021）

根據2004-2006年監測數據，運用綜合水質標識指數對山美水庫水質進行評價.結果表明，山美水庫主要污染因子的污染程度大小排列次序：總氮（TN）＞總磷（TP）＞糞大腸菌群＞高錳酸鹽指數（CODMn）＞溶解氧（DO）＞NH+4-N＞5日生物耗氧量（BOD5）；山美水庫水質總體達Ⅱ類水標準，滿足水體功能區Ⅱ類水目標，但主要污染因子中有TN，TP，糞大腸菌群等3項水質指標超標，尤其是TN嚴重超標，達到地表水標準劣Ⅴ類；而TP和糞大腸菌群達到地表水標準Ⅲ類；總的來說，TN的嚴重超標，TP含量的逐年上升，表明水庫富營養化趨勢明顯.

水質評價；山美水庫；綜合水質標識指數；單因子水質標識指數

目前，水庫水質評價方法一般有：根據國家標準選擇最差的指標并按照分類進行評價［1］、污染指數法［1］、模糊數學法［2-3］、綜合指數法［4-5］、灰色聚類法［5］及神經網絡法［6-7］等.這些方法對我國水庫水質評價起到了積極作用，但也存在著一些不足.即不能對主要污染因子的污染程度定量描述，以及不能說明水庫水質是否達到功能區標準.綜合水質標識指數法［8-9］是一種全新的綜合水質評價方法，可以較完整表達水體綜合水質信息.山美水庫位于泉州市西北部，是一座集供水、灌溉、防洪和發電等功能為一體的綜合性大型水利樞紐工程.本文以綜合水質標識指數法對山美水庫的水質進行評價.

1 綜合水質標識指數法

綜合水質標識指數法是，以國家標準GB 3838-2002《地表水環境質量標準》為評價標準，分別求出單因子水質標識指數（P）和綜合水質標識指數（I）.

1.1 單因子水質標識指數

單因子水質標識指數（P）由1位整數和小數點后2位或3位有效數字組成，表示為Pi=X1.X2X3［8］.其中：X1代表第i項水質指標的水質類別；X2代表監測數據在X1類水質變化區間所處的位置；X3代表水質類別與功能區劃設定類別的比較結果.X1，X2，X3的確定參見文［8］.

1.2 綜合水質標識指數

綜合水質標識指數（I）由整數位和3位或4位小數組成，表示為I=X1.X2X3X4.其中：X1為水庫總體的綜合水質類別；X2為綜合水質在X1類水質變化區間所處位置；X3為參與綜合水質評價的水質指標中，劣于水環境功能區目標的單項指標個數；X4為綜合水質類別與水體功能區的比較結果.X1，X2，X3，X4的確定參見文［9］.

2 水質指標的選擇

（1）數據來源.根據福建省泉州市環境監測站收集的，2004年3月至2006年6月的山美水庫的水質例行監測數據，結果如表1所示.表1中：ρ為質量濃度，m為每升試樣的糞大腸菌群數（下同）；數據是年總平均數，監測頻率是每季度一次，分別是3月、6月、9月、12月.同時，在2006年12月對山美水庫流域水環境現狀進行了對比監測.

（2）水質指標.根據監測和測試數據的比較，發現山美水庫的水質監測中未檢出銅、鋅、錫、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、石油類及揮發酚，山美水庫富營養化趨勢比較明顯.因此，選用溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數（CODMn）、5日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH+4-N）、總氮（TN）、總磷（TP）和糞大腸菌群等7項水質指標作為山美水庫參與評價因子.

（3）測點布置.在水庫進口、庫中、出口選擇3個代表的點，分別對其表層樣、中層樣、下層樣進行測定，樣品數為3個，求其平均數.

（4）水質指標測定方法.溶解氧（DO）采用HI9141型溶解氧測定儀；高錳酸鹽指數（CODMn）采用酸性法；5日生化需氧量（BOD5）采用標準稀釋法；氨氮（NH+4-N）采用納氏試劑光度法；總氮（TN）采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；總磷（TP）采用鉬銻抗分光光度法；糞大腸菌群采用多管發酵法.

表1 2004-2006年山美水庫水質監測數據Tab.1 Monitoring data of water quality of Shanmei Reservoir during 2004-2006

3 山美水庫水質評價結果

3.1 單因子水質標識指數

單因子水質標識指數評價結果，如表2所示.由表2可得到以下4點結論.（1）山美水庫主要污染因子的污染程度大小排列次序是：TN＞TP＞糞大腸菌群＞CODMn＞DO＞NH+4-N＞BOD5.（2）TN質量濃度逐年有所下降，但還是嚴重超標，屬于劣Ⅴ類標準，是重點控制的污染指標；TP質量濃度有遞增趨勢，2006年已經達Ⅲ類水標準，不能滿足水體功能區Ⅱ類水目標.表明，山美水庫富營養化趨勢明顯.（3）2006年水庫進口處的糞大腸菌群屬于Ⅲ類，不能滿足水庫功能區Ⅱ類目標.（4）其他單項指標均滿足水庫功能區目標.

表2 單因子水質標識指數評價結果Tab.2 Assessment results by single factor water quality identification index

3.2 綜合水質標識指數評價結果

山美水庫的綜合水質標識指數評價結果，如表3所示.由表3可得如下4點結論.（1）山美水庫水質總體達Ⅱ類水標準，滿足水體功能區Ⅱ類水目標，但標識指數值位于Ⅱ類水標準范圍中離下限90％，很接近Ⅲ類水標準.（2）2004-2006年期間，山美水庫水質比較穩定.（3）TN，TP和糞大腸菌群3項指標超標，其中TN嚴重超標，TP和糞大腸菌群超標，達Ⅲ類水標準.（4）若采用根據國家標準選擇最差的指標，按照分類進行評價的方法評價山美水庫水質，其結果是，山美水庫水質屬于劣Ⅴ類水.這與水質現狀明顯不符，可見綜合水質標識指數法的合理性.

表3 綜合水質標識指數評價結果Tab.3 Assessment results by the comprehensive water quality identification index

4 結束語

綜合水質標識指數對山美水庫水質評價結果與水質現狀一致，具有計算簡便、可操作性強、評價科學合理，適宜在水庫水質評價中推廣.特別是對于類似于山美水庫中某一項水質指標嚴重超標的水質評價，其結果更突出科學性、合理性.

［1］蘭文輝，安海燕.環境水質評價方法的分析與探討［J］.干旱環境監測，2002，17（4）：62-67.

［2］徐微，呂錫武，余亞琴.巢湖水體富營養化主要驅動因子的模糊數學評價［J］.沈陽建筑大學學報：自然科學版，2007，23（4）：651-654.

［3］采海亮，呂錫武，李先寧.太湖西段入湖河流水質模糊綜合評價［J］.安全與環境學報，2006，6（1）：87-91.

［4］許佩瑤，陳春超.漕河水質的現狀評價［J］.水資源保護，2005，21（6）：69-78.

［5］劉碩，朱建平，蔣火華.對幾種環境質量綜合指數評價方法的探討［J］.中國環境監測，2003，15（5）：33-37.

［6］婁申，干曉蓉.基于BP神經網絡的水質評價［J］.云南民族大學學報：自然科學版，2007，16（2）：165-167.

［7］楊華芬，魏延.基于模糊神經網絡的水質評價模型研究［J］.云南民族大學學報：自然科學版，2007，16（3）：255-258.

［8］徐祖信.我國河流單因子水質標識指數評價方法研究［J］.同濟大學學報：自然科學版，2005，33（3）：321-325.

［9］徐祖信.我國河流綜合水質標識指數評價方法研究［J］.同濟大學學報：自然科學版，2005，33（4）：482-488.

Water Quality Assessment of Shanmei Reservoir by the Comprehensive Water Quality Identification Index

ZHOU Zhen-ming，SHEN Chun-hua，TU Fan，ZHAO Zhi-ling
（College of Civil Engineering，Huaqiao University，Quanzhou 362021，China）

Based on the monitoring data from 2004 to 2006，water quality of Shanmei Reservoir is assessed by comprehensive water quality identification index.The results showed that the order of main pollution factors of Shanmei Reservoir，arranging from highest to lowest pollution degree，is：total nitrogen（TN）＞total phosphorus（TP）＞fecal coliform group＞permanganate index（CODMn）＞dissolved oxygen（DO）＞NH+4-N＞biology oxygen demand（BOD5）.Water quality of Shanmei Reservoir belongs to levelⅡas a whole and meets the water function of levelⅡ.Three pollution factors TN，TP and fecal coliform group，exceed the functional standards，TN is worse than Ⅴlevel，TP and fecal coliform group reach levelⅢ.In conclusion，the eutrophication tendency is evident in Shanmei Reservoir because of the serious deterioration of TN and the increase of TP.

water quality assessment；Shanmei Reservoir；comprehensive water quality identification index；single factor water quality identification index

1000-5013（2010）02-0215-03

X 524；X 824

A

（責任編輯：錢筠 英文審校：方德平）

2008-10-18

周真明（1981-），男，講師，主要從事微污染水源水質控制技術及富氧化水體控制技術的研究.E-mail：zhenming@hqu.edu.cn.

福建省青年人才科研基金資助項目（2007F301040091）；華僑大學科研基金資助項目（07HZR05）；泉州市山美水庫水源地保護及水污染防治規劃項目（430651）